(57)【要約】【課題】低添加量での低抵抗化が図られ、通電時での電気抵抗の上昇を抑制することが可能で、かつ画像の不具合が発生しない、複写機やプリンター等の電子写真装置用の帯電部材を提供する。【解決手段】極性ポリマーであるエピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに、イオン導電剤として、下記の一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いてなる帯電部材である。2006189894.tif 000010【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに、イオン導電剤として、下記の一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いてなる帯電部材。
【化１】
2006189894.tif 000009
【請求項２】
上記イオン導電剤とともに電子導電材を含有する請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
上記第四級アンモニウム塩の配合量が、上記極性ポリマー１００重量部に対して、０．０５〜５重量部の範囲に設定されている請求項１または２記載の帯電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真装置における、帯電ロールや帯電ブレード等に用いられる帯電部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機は、感光ドラム表面に原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複写を行うものである。この場合、感光ドラム表面に対して静電潜像を形成するには、予め感光ドラム表面を帯電させ、その帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の通った部分の帯電を消すことにより静電潜像をつくるということが行われている。このような機構による複写の一例を図４に基づいて説明する。すなわち、軸１ａを中心に矢印方向に回転する感光ドラム１の外周面に帯電ロール２を上記感光ドラム１とつれ回りさせ、帯電ロール２に電圧を印加することにより感光ドラム１の外周面が帯電される。３は露光機構部でここを介して原稿光像のスリット露光８が感光ドラム１表面に到達し、原稿像に対応した静電潜像が感光ドラム１表面に形成される。４は現像装置であり、上記静電潜像に対してトナーを付着させトナー像を形成する。６は給紙機構ロールであり、複写紙１１を感光ドラム１表面に対して供給し、転写ロール５を介してトナー像を複写紙１１上に転写する。７はトナー像が形成された複写紙１１を通過させて定着する定着ロールである。このようにして、複写体（コピー）が得られる。なお、感光ドラム１表面はクリーナー９により転写残像や残存トナーを除去され、さらにイレーサーランプ１０によって全面照射をうけ零電位化されつぎの帯電に備える。図４において、１２は上記帯電ロール２に対して１〜３ｋＶ程度の電圧を印加する電源である。
【０００３】
従来より、上記帯電ロール２等の帯電部材の形成材料としては、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムおよびウレタンゴム等のポリマー成分に、例えば、下記の一般式（Ａ）で表される第四級アンモニウム塩であるイオン導電剤を、通常、０．００１〜１０重量部（以下「部」と略す）程度添加した導電性材料が用いられている。このような導電性材料においては、上記第四級アンモニウム塩を添加することにより、１０5 〜１０9 Ω・ｃｍの範囲での体積抵抗率を安定して均一に精度良く発揮させることが可能となり、環境温度変化による体積抵抗率と表面抵抗率の変化が小さいものが得られる。
【０００４】
【化１】
2006189894.tif 000002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のイオン導電剤では、その添加量を増加しても低抵抗化には限界があり、例えば、低抵抗化を図ったイオン導電剤の多量の添加配合においては、高温高湿下で上記イオン導電剤がブリードアウト（滲出）してくるという問題がある。また、通電時での電気抵抗の上昇が大きく、経時的に帯電の不具合が発生して、結果、画像の不具合となるという問題が生じる。
【０００６】
さらに、上記イオン導電剤は、その導電付与特性に乏しく、イオン導電化材料の電気耐久特性が悪く、製品性能にそのまま影響を及ぼしている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低添加量での低抵抗化が図られ、通電時での電気抵抗の上昇を抑制することが可能で、かつ画像の不具合が発生しない帯電部材の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の帯電部材は、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに、イオン導電剤として、下記の一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いてなるという構成をとる。
【０００９】
【化２】
2006189894.tif 000003
【００１０】
すなわち、本発明者らは、低添加量で従来よりも低い範囲に電気抵抗を調整することができる帯電部材の形成材料を得るべく、イオン導電剤である第四級アンモニウム塩を中心に鋭意研究を重ねた。そして、第四級アンモニウム塩の正イオン側のＮに結合する４つの置換基に着目し、４つの置換基の全てがアルキル基である場合に好結果が得られるのではないかと想起したが、必ずしも全てのアルキル基において好結果が得られるのではないことを突き止めた。そこで、好ましいアルキル基についてさらに研究開発を重ねた結果、Ｎに結合する４つのアルキル基のうち、いずれか１つがオクチル基であり、残りの３つがメチル基である場合に、正イオンの中心であるＮのチャージ量が大きくなることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明の帯電部材は、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに、イオン導電剤として、前記一般式（１）で表される特定の第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いて形成されてなるものである。そして、上記特定の第四級アンモニウム塩の正イオン側のＮに結合するアルキル基のうち、いずれか１つがオクチル基であり、残りの３つがメチル基であるため、正イオンの中心であるＮのチャージ量が大きくなり、従来よりも低い範囲に電気抵抗を調整することができる。しかも、低添加量での低抵抗化が図られるため、ブリードアウト等の不具合が生じない。
【００１２】
そして、上記一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩の配合量を特定範囲に設定すると、所望の電気抵抗まで下げることが容易となり、ブルームアウトの発生をより一層効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の帯電部材は、特定の極性ポリマーと、イオン導電剤として、下記の一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いることにより得ることができる。
【００１４】
【化３】
2006189894.tif 000004
【００１５】
本発明は、上記一般式（１）において、Ｒ1 〜Ｒ4 のいずれか１つがオクチル基である。
【００１６】
また、上記一般式（１）において、Ｒ1 〜Ｒ4 で表される残余のアルキル基（オクチル基以外のアルキル基）は、メチル基となる。
【００１７】
上記一般式（１）において、Ｘ n- で表されるｎ価の陰イオンとしては、特に限定はなく、例えば、Ｆ- 、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、Ｉ- 等のハロゲンイオンや、ＣｌＯ4 - 、ＢＦ4 - 、ＳＯ4 2-、ＨＳＯ4 - 、ＣＨ3 ＳＯ4 - 、Ｃ2 Ｈ5 ＳＯ4 - 、ＣＨ3 ＳＯ3 - 、Ｃ2 Ｈ5 ＳＯ3 - 、ＣＯＯＨ- 等があげられる。これらのなかでも、低抵抗化が可能である点で、Ｂｒ- 、Ｉ- 、ＣｌＯ4 - 、ＨＳＯ4 - 、Ｃ2 Ｈ5 ＳＯ4 - が好ましい。
【００１８】
上記一般式（１）において、ｎで表される１〜６の整数のなかでも、１〜４の整数が好ましく、特に好ましくは１〜２の整数である。
【００１９】
そして、上記一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩のように、Ｎに結合する４つのアルキル基のうち１個がオクチル基で、残りの３つがメチル基であると、Ｎのチャージ量が大きくなる。
【００２０】
本発明の帯電部材の形成材料に用いられる特定の極性ポリマーとしては、その極性ポリマー自身の電気抵抗が低いという点から、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）が用いられる。
【００２１】
上記特定の極性ポリマーに対する上記特定の第四級アンモニウム塩の配合量は、極性ポリマー１００部に対して、特定の第四級アンモニウム塩を０．０５〜５部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．５〜３部である。すなわち、特定の第四級アンモニウム塩の配合量が０．０５部未満であると、電気抵抗を所望の値まで下げることが困難となり、逆に５部を超えると、極性ポリマーとの相溶性が悪くブルームしやすくなる傾向がみられるからである。
【００２２】
なお、本発明の帯電部材の形成材料には、上記特定の極性ポリマーおよび特定の第四級アンモニウム塩に加えて、架橋剤、架橋促進剤、加工助剤、老化防止剤、軟化剤、補強剤等を必要に応じて添加しても差し支えない。
【００２３】
また、本発明の帯電部材の形成材料では、上記特定の第四級アンモニウム塩とともに、電子導電材を併用しても差し支えない。上記電子導電材としては、例えば、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等の金属粉末；ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−Ｆｅ3 Ｏ4 、ｃ−ＳｎＯ2 等の導電性金属酸化物；グラファイト、カーボンブラック等の導電性粉末等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なお、上記「ｃ−」とは、導電性を有するという意味である。
【００２４】
上記形成材料を用いてなる帯電部材として、帯電ロールを例に説明する。
【００２５】
上記帯電ロールの一例としては、軸体と、その外周に形成される導電性弾性体層と、さらにその外周に形成される抵抗調整層とから構成されたものがあげられる。
【００２６】
上記軸体としては、特に限定するものではなく、例えば金属製の円柱体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。
【００２７】
上記軸体の外周に円周に沿って形成される導電性弾性体層は、弾性体または発泡体で形成される。この導電性弾性体層の形成材料としては、ポリノルボーネンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム等の合成ゴムがあげられ、単独でもしくは併せて用いられる。このような導電性弾性体層は、通常、その導電性が１０1 〜１０5 Ω・ｃｍ程度に設定される。そして、その厚みは、通常、１〜１０ｍｍ、好適には２〜４ｍｍ程度に設定される。
【００２８】
特に、上記導電性弾性体層の硬度（ＪＩＳ  Ａ）を２５（Ｈｓ）以下に設定すると、図４に示すような装置に帯電ロールとして組み込んで使用する場合において、まれに発生する感光体と帯電ロール間の微振動による画質不具合（横むら）やかぶり現象の発生が防止されるようになる。そして、このように、導電性弾性体層自体の硬度を所望の値に設定するには、オイル等の軟化剤が添加される。上記軟化剤としては、ナフテン系オイル等が好適に用いられる。さらに、必要に応じて導電剤としてケッチェンブラック等のカーボンブラックが用いられる。
【００２９】
上記導電性弾性体層の外周に形成される抵抗調整層は、先に述べた本発明の帯電部材の形成材料、すなわち、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムに、前記特定の第四級アンモニウム塩を含有する材料を用いて形成されるものである。そして、その厚みは、通常、１０〜１０００μｍに設定されるものであり、好適な範囲は８０〜７００μｍである。
【００３０】
そして、このような帯電ロールにおいて、上記抵抗調整層の外周に保護層が形成された構成をとることが特に好ましい。また、上記導電性弾性体層と抵抗調整層との間に必要に応じて軟化剤移行防止層が形成される。
【００３１】
上記抵抗調整層の外周に最外層として形成される保護層は、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンをはじめとして、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等従来公知のものをそのまま使用することができる。そして、この保護層にカーボンブラックのような導電剤を混合分散させると、低温低湿時の導電性が良好となり低温低湿環境下でも良好な性能が発揮されるようになる。このような保護層は、通常、１〜２５μｍの厚みに設定されるのが好ましく、特に好適な範囲は３〜２０μｍである。また、この保護層の電気抵抗値は１０7 〜１０11Ω・ｃｍに設定される。なお、上記導電剤としては、カーボンブラックに限定されるものではなく、従来公知の導電剤を上記カーボンブラックに代えて使用することができる。
【００３２】
上記導電性弾性体層と抵抗調整層との間に必要に応じて形成される軟化剤移行防止層は、上記導電性弾性体層中に含有されるオイル等のような軟化剤のしみ出し遮断防止のために形成される。この軟化剤移行防止層は、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等従来公知の材料を使用することができる。上記軟化剤移行防止層の厚みは、一般に、１〜２０μｍに設定され、好適には３〜１０μｍに設定される。そして、この軟化剤移行防止層の電気抵抗は１０5 Ω・ｃｍ以下に設定される。導電剤としては、カーボンブラックをはじめとする従来公知の導電剤が使用される。
【００３３】
このような帯電ロールは、例えば、つぎのようにして製造することができる。芯金の外周面に、接着剤を塗布し、先に述べたゴム組成物を用い金型加硫を利用して導電性弾性体層を形成した後、上記導電性弾性体層の表面を必要に応じて研磨してスプレー・ディッピング等で軟化剤移行防止層−抵抗調整層−保護層を塗布・乾燥、必要に応じて熱入れを施し順に形成する方法と、芯金の外周面に接着剤を塗布した物、未加硫・未発泡状態の導電性弾性体層チューブ状成形物、抵抗調整層チューブ状成形物を用意し、金型の中に、上記３種を金型内中心から芯金・導電性弾性体層・抵抗調整層の順に配置し、加硫・発泡させ、芯金−導電性弾性体層−抵抗調整層の構成をもったロールを形成し、上記方法で保護層を形成する方法等により製造される。
【００３４】
この抵抗調整層の形成は、極性ポリマーである上記エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）に、イオン導電剤として上記特定の第四級アンモニウム塩を添加するとともに、必要に応じてその他の添加剤を添加する。ついで、これらをニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練することにより、未加硫ゴム組成物化し、溶剤に溶解しコーティングする方法とそのまま押出機等の成形機を使用する方法があり、例えばコーティング法ではこの未加硫ゴム組成物を適当な溶剤（例えばメチルエチルケトン，メチルイソブチルケトン等）に溶解し、前記導電性弾性体層の外周面に塗工したのち乾燥し、ついで加熱加硫することによって形成することができる。上記塗工に際してはディップ方式によることが好適である。より詳しく述べると、上記未加硫ゴム組成物が含まれる溶液を、ディップ液として図１に示すような槽２４に収容する。つぎに、導電性弾性体層が形成されたロール２５を垂直に立てて、上記溶液中に繰り返し浸漬することにより、導電性弾性体層の外周面に上記未加硫ゴム組成物からなるゴム膜を形成させる。このときのディップ溶液粘度，昇降速度，昇降回数，乾燥時間等の条件は、上記溶液の液膜が１０〜２００μｍの範囲になるような条件に設定することが好ましい。このような液膜が形成されたものについて２５〜８０℃の温度で０．５〜４時間乾燥を施して溶剤を除去し、続いて１５０〜２００℃の温度で１０分〜２時間加熱することにより上記ゴム膜を加硫し抵抗調整層化させる。つぎに、上記のように抵抗調整層を形成したのち、その上にＮ−メトキシメチル化ナイロンからなる樹脂液、場合によってはそれに導電剤等を混合した樹脂液をスプレー，ディッピング等でコーティングして乾燥し、必要な場合には熱処理して架橋させ保護層化させる。このようにして、図２および図３に示すような層構造を有する帯電ロールが得られる。図２および図３において、２６は芯金、２７は導電性弾性体層、２８は軟化剤移行防止層、２９は抵抗調整層、３０は保護層である。なお、図２および図３において、導電性弾性体層２７は発泡体で形成することができる。この場合には、軟化剤移行防止層２８は設けなくてもよい。
【００３５】
本発明の帯電部材の具体例としては、上記帯電ロール以外に、帯電ブレード等があげられる。
【００３６】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００３７】
〔実施例１〜３、比較例１〜５〕
【００３８】
〔導電性弾性体層形成材料の調製〕
導電性弾性体層形成材料として、下記に示す各成分を用いてゴム組成物を準備した。
【００３９】
ポリノルボーネンゴム                      １００部
ケッチェンブラック                          ５０部
ナフテン系オイル                          ４００部
【００４０】
〔軟化剤移行防止層形成材料の調製〕
軟化剤移行防止層形成材料として、下記に示す各成分を用いてカーボンブラック分散樹脂液を調製した。
【００４１】
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン              １００部
カーボンブラック                            １５部
【００４２】
〔抵抗調整層形成材料の調製〕
抵抗調整層形成材料として、下記の表１に示す各成分、すなわち、極性ポリマーとしてＥＣＯ（エピクロロヒドリンとエチレンオキサイドの等モル共重合体）と、受酸剤として鉛丹と、チオウレア系架橋促進剤（三新化学社製、サンセラー２２Ｃ）と、イオン導電剤として下記の式（２）〜式（４）で表される第四級アンモニウム塩を用い、これらを同表に示す割合で配合し、バンバリーミキサーを用いて混練することにより未加硫ゴム組成物を調製した。
【００４３】
【化４】
2006189894.tif 000005
【００４４】
【表１】
2006189894.tif 000006
【００４５】
〔保護層形成材料の調製〕
保護層形成材料として、下記に示す各成分を用いて樹脂液を調製した。
【００４６】
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン              １００部
カーボンブラック                              ８部
【００４７】
つぎに、直径８ｍｍの金属製シャフトからなる芯金の外周に接着剤を塗布した後、その外周に、上記導電性弾性体層形成材料のゴム組成物を用い、金型加硫を利用し全体の外径が１５ｍｍになるように導電性弾性体層を形成した。ついで、その導電性弾性体層の外周に、上記軟化剤移行防止層形成材料用のカーボンブラック分散樹脂液をスプレーコーティングした後、乾燥し厚み６〜１０μｍの軟化剤移行防止層を形成した。一方、上記抵抗調整層形成用のゴム組成物をロール混練した後、メチルエチルケトン／メチルイソブチルケトン＝３／１（重量比）の溶剤に溶解し、粘度を５００センチポイズに調製してディップ液を作製した。この液中に、上記のようにして軟化剤移行防止層が形成された芯金を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、ついで加熱処理して架橋させた。ついで、その表面に保護層形成用の樹脂液をスプレーコーティングした後、乾燥して保護層を形成した。その結果、目的とする帯電ロールを作製した。
【００４８】
このようにして得られた各帯電ロールの電気抵抗を、図５に示すような金属ロール電極法により測定した。すなわち、帯電ロール３１の両端を荷重４．９Ｎで直径３０ｍｍの金属ロール３２に押圧した状態で、上記金属ロール３２を回転数６０ｒｐｍで矢印方向に回転させるとともに、上記帯電ロール３１を上記金属ロール３２の連れ回りにより矢印方向に回転させた。そして、上記帯電ロール３１の一端に１００Ｖの電圧を印加して電流値を測定し、電気抵抗値（初期抵抗）を求めた。つぎに、上記図５の状態で通電したまま１０時間後の電流値を測定して電気抵抗値（耐久抵抗）を求めた。そして、これらの測定から電気抵抗の上昇度合いを算出した。これらの結果を後記の表２〜表３に示す。
【００４９】
一方、得られた帯電ロールを高温高湿条件（４０℃×９５％ＲＨ）にて１週間放置した後、室温（２５℃×５０％ＲＨ）で一日放置し、帯電ロールの表面を目視により観察した。評価は、ブルーム・ブリードが確認されなかったものを○、ブルーム・ブリードが確認され、画像に影響があるものを×とした。その結果を下記の表２〜表３に示す。
【００５０】
【表２】
2006189894.tif 000007
【００５１】
【表３】
2006189894.tif 000008
【００５２】
上記表２〜表３の結果から、実施例品は、初期抵抗値はもちろん耐久抵抗値も低く抵抗の上昇度合いも小さい優れたものであった。しかも、ブルーム・ブリードも確認されず、帯電ロールとして優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】帯電ロールの製法の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の帯電部材の一例である帯電ロールの構成を示す断面斜視図である。
【図３】本発明の帯電部材の一例である帯電ロールの構成を示す断面図である。
【図４】電子写真複写機の構成を模式的に示す説明図である。
【図５】帯電ロールの電気抵抗の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
２６  芯金
２７  導電性弾性体層
２８  軟化剤移行防止層
２９  抵抗調整層
３０  保護層
【図１】
2006189894.tif 000011
【図２】
2006189894.tif 000012
【図３】
2006189894.tif 000013
【図４】
2006189894.tif 000014
【図５】
2006189894.tif 000015